c# - 将 'Set Next Statement' 强制为 'if' block 时出现 CLR System.NullReferenceException

Question

背景

我承认这不是正常代码执行期间可能发生的事情，但我在调试时发现了它，并认为它很有趣，可以分享。

我认为这是由 JIT 编译器引起的，但欢迎任何进一步的想法。

我已经使用 VS2013 复制了这个针对 4.5 和 4.5.1 框架的问题:

---

设置

要查看此异常，必须启用 Common Language Runtime Exceptions:DEBUG > 异常...

我已将问题的原因提炼为以下示例:

using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

namespace ConsoleApplication6
{
    public class Program
    {
        static void Main()
        {
            var myEnum = MyEnum.Good;

            var list = new List<MyData>
            {
                new MyData{ Id = 1, Code = "1"},
                new MyData{ Id = 2, Code = "2"},
                new MyData{ Id = 3, Code = "3"}
            };

            // Evaluates to false
            if (myEnum == MyEnum.Bad) // BREAK POINT 
            {
                /*
                 * A first chance exception of type 'System.NullReferenceException' occurred in ConsoleApplication6.exe

                   Additional information: Object reference not set to an instance of an object.
                 */
                var x = new MyClass();

                MyData result;
                //// With this line the 'System.NullReferenceException' gets thrown in the line above:
                result = list.FirstOrDefault(r => r.Code == x.Code);

                //// But with this line, with 'x' not referenced, the code above runs ok:
                //result = list.FirstOrDefault(r => r.Code == "x.Code");
            }
        }
    }

    public enum MyEnum
    {
        Good,
        Bad
    }

    public class MyClass
    {
        public string Code { get; set; }
    }

    public class MyData
    {
        public int Id { get; set; }
        public string Code { get; set; }
    }
}

---

复制

在 if (myEnum == MyEnum.Bad) 上放置断点并运行代码。遇到断点时，Set Next Statement(Ctrl+Shift+F10) 为左大括号if 语句并运行直到:

接下来，将第一个 lamda 语句注释掉并在第二个 lamda 语句中注释 - 这样就不会使用 MyClass 实例。重新运行该过程(中断，强制进入 if 语句并运行)。您会看到代码可以正常工作:

最后，在第一个 lamda 语句 中注释，在第二个 lamda 语句中注释掉 - 所以 MyClass 实例是用过的。然后将if语句的内容重构为一个新的方法:

using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

namespace ConsoleApplication6
{
    public class Program
    {
        static void Main()
        {
            var myEnum = MyEnum.Good;

            var list = new List<MyData>
            {
                new MyData{ Id = 1, Code = "1"},
                new MyData{ Id = 2, Code = "2"},
                new MyData{ Id = 3, Code = "3"}
            };

            // Evaluates to false
            if (myEnum == MyEnum.Bad) // BREAK POINT 
            {
                MyMethod(list);
            }
        }

        private static void MyMethod(List<MyData> list)
        {
            // When the code is in this method, it works fine
            var x = new MyClass();

            MyData result;

            result = list.FirstOrDefault(r => r.Code == x.Code);
        }
    }

    public enum MyEnum
    {
        Good,
        Bad
    }

    public class MyClass
    {
        public string Code { get; set; }
    }

    public class MyData
    {
        public int Id { get; set; }
        public string Code { get; set; }
    }
}

重新运行测试，一切正常:

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结论？

我的假设是 JIT 编译器已经将 lamda 优化为始终为 null，并且在初始化实例之前正在运行一些进一步优化的代码。

正如我之前提到的，这在生产代码中永远不会发生，但我很想知道发生了什么。

Answer 1

这是一个不可避免的事故，与优化无关。通过使用 Set Next Statement 命令，您可以绕过 更多 代码，而不是您可以从源代码中轻松看到的代码。只有当您查看生成的机器代码时，它才会变得显而易见。在断点处使用 Debug + Windows + Disassembly。你会看到:

            // Evaluates to false
            if (myEnum == MyEnum.Bad) // BREAK POINT 
0000016c  cmp         dword ptr [ebp-3Ch],1 
00000170  setne       al 
00000173  movzx       eax,al 
00000176  mov         dword ptr [ebp-5Ch],eax 
00000179  cmp         dword ptr [ebp-5Ch],0 
0000017d  jne         00000209 
00000183  mov         ecx,2B02C6Ch               // <== You are bypassing this
00000188  call        FFD6FAE0 
0000018d  mov         dword ptr [ebp-7Ch],eax 
00000190  mov         ecx,dword ptr [ebp-7Ch] 
00000193  call        FFF0A190 
00000198  mov         eax,dword ptr [ebp-7Ch] 
0000019b  mov         dword ptr [ebp-48h],eax 
            {
0000019e  nop 
                /*
                 * A first chance exception of type 'System.NullReferenceException' occurred in ConsoleApplication6.exe

                   Additional information: Object reference not set to an instance of an object.
                 */
                var x = new MyClass();
0000019f  mov         ecx,2B02D04h             // And skipped to this
000001a4  call        FFD6FAE0 
// etc...

那么，那个神秘的代码是什么？这不是您在程序中明确编写的任何内容。您可以使用“反汇编”窗口中的“设置下一条语句”命令找出答案。移至地址 00000183 , if() 语句之后的第一个可执行代码。开始步进，你会看到它执行一个名为 ConsoleApplication1.Program.<>c__DisplayClass5 的类的构造函数

否则在现有 SO 问题中会很好地涵盖，这是为源代码中的 lambda 表达式自动生成的类。需要存储捕获的变量，list在你的程序中。由于您跳过了它的创建，取消引用 list在 lambda 中总是会用 NRE 轰炸。

“漏洞抽象”的标准案例，C# 有一些，但并不离谱。当然，您对此无能为力，您当然可以责怪调试器没有正确猜测，但这是一个很难解决的问题。它无法轻易找出该代码是否属于 if() 语句或它后面的代码。一个设计问题，调试信息是基于行号的，没有代码行。通常也是 x64 抖动的问题，即使在简单的情况下它也会出错。这应该在 VS2015 中修复。

这是您必须通过 Hard Way™ 学习的东西。如果它真的非常重要，那么我向您展示了如何正确设置下一条语句，您必须在反汇编 View 中进行设置才能使其正常工作。请随时在 connect.microsoft.com 上报告此问题，如果他们还不知道，我会感到惊讶。